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GDI+ 在Delphi程序的应用 -- 图像饱和度调整

原作者: [db:作者] 来自: [db:来源] 收藏 邀请

图像的饱和度调整有很多方法,最简单的就是判断每个象素的R、G、B值是否大于或小于128,大于加上调整值,小于则减去调整值;也可将象素RGB转换为HSV或者HSL,然后调整其S部分,从而达到线性调整图象饱和度的目的。这几种方法我都测试过,效果均不太好,简单的就不说了,利用HSV和HSL调整饱和度,其调节范围很窄,饱和度没达到,难看的色斑却出现了。而Photoshop的饱和度调整调节范围大多了,效果也好多了,请看下面25%饱和度调整时几种方法的效果对比图:

可以看出,都是25%的饱和度调整,Photoshop的调节幅度显得小一些(平坦些),效果也好多了,而HSV和HSL均出现了色斑,某些颜色也严重失真,尤其是HSV方式。

据网上和书上的介绍,Photoshop的是利用所谓HSB颜色模式实现色相/饱和度调节的,可是就是没有看到其算法,我只得自己进行琢磨,首先发现Photoshop色相/饱和度命令中的明度调节好象是“独立”的,也就是它不需要转换为所谓的HSB模式,直接靠白色和黑色遮照层进行调节,具体原理和代码可看我写的《GDI+ 在Delphi程序的应用 -- 仿Photoshop的明度调整》一文。后来,却又发现Photoshop的饱和度调节好象是“半独立的”,什么意思呢?就是说Photoshop的色相/饱和度的调整还是转换为HSL颜色模式进行的,只是饱和度的增减调节却是“独立”于SHL模式的另外一套算法,如果不是需要HSL的S和L部分进行饱和度的上下限控制,它也和明度调整一样,可以独立进行!下面是我写的C++算法(只是随手写的算法,不是真正的运行代码):


inlinevoidSwapRGB(int&a,int&b)
{
a
+=b;
b
=a-b;
a
-=b;
}

//利用HSL模式求得颜色的S和L
doublergbMax=R/255;
doublergbMin=G/255;
doublergbC=B/255;
if(rgbMax<rgbC)
SwapRGB(rgbMax,rgbC);
if(rgbMax<rgbMin)
SwapRGB(rgbMax,rgbMin);
if(rgbMin>rgbC)
SwapRGB(rgbMin,rgbC);
doubledelta=rgbMax-rgbMin;
// 如果delta=0,S=0,所以不能调整饱和度
if(delta==0) return;

doublevalue=rgbMax+rgbMin;
doubleS, L=value/2;
if(L<0.5)
S
=delta/value;
else
S
=delta/(2-value);
//具体的饱和度调整,sValue为饱和度增减量
//如果增减量>0,饱和度呈级数增强,否则线性衰减
if(sValue>0)
{
//如果增减量+S>1,用S代替增减量,以控制饱和度的上限
//否则取增减量的补数
sValue=sValue+S>=1?S:1-sValue;
//求倒数-1,实现级数增强
sValue=1/sValue-1;
}
//L在此作饱和度下限控制
R=R+(R-L*255)*sValue;
G
=G+(G-L*255)*sValue;
B
=B+(B-L*255)*sValue;

从上面的算法代码中可以看到,Photoshop的饱和度调整没有像HSV和HSL的饱和度调整那样,将S加上增减量重新计算,并将HSL转换回RGB,而只是取得了颜色的S、L作为上下限控制,对原有的RGB进行了“补丁”式的调节。

下面是根据以上算法写的Delphi的BASM代码和GDI+调用的饱和度调整过程:

  1. type
  2. //与GDI+TBitmapData结构兼容的图像数据结构
  3. TImageData=packedrecord
  4. Width:LongWord;//图像宽度
  5. Height:LongWord;//图像高度
  6. Stride:LongWord;//图像扫描线字节长度
  7. PixelFormat:LongWord;//未使用
  8. Scan0:Pointer;//图像数据地址
  9. Reserved:LongWord;//保留
  10. end;
  11. PImageData=^TImageData;
  12. //获取TBitmap图像的TImageData数据结构,便于处理TBitmap图像
  13. functionGetImageData(Bmp:TBitmap):TImageData;
  14. begin
  15. Bmp.PixelFormat:=pf32bit;
  16. Result.Width:=Bmp.Width;
  17. Result.Height:=Bmp.Height;
  18. Result.Scan0:=Bmp.ScanLine[Bmp.Height-1];
  19. Result.Stride:=Result.Widthshl2;
  20. //Result.Stride:=(((32*Bmp.Width)+31)and$ffffffe0)shr3;
  21. end;
  1. //图像饱和度调整。Value:(-255-+255,没作范围检查)
  2. procedureSaturation(Data:TImageData;Value:Integer);
  3. asm
  4. pushebp
  5. pushesi
  6. pushedi
  7. pushebx
  8. movedi,[eax+16]//edi=Data.Scan0
  9. movecx,[eax+4]//ecx=Data.Width*Data.Height
  10. imulecx,[eax]
  11. movebp,edx
  12. cld
  13. @PixelLoop://for(i=ecx-1;i>=0;i--)
  14. dececx//{
  15. [email protected]end
  16. movzxeax,[edi+2]
  17. movzxebx,[edi+1]
  18. movzxesi,[edi]
  19. cmpesi,ebx
  20. [email protected]@1
  21. xchgesi,ebx
  22. @@1:
  23. cmpesi,eax
  24. [email protected]@2
  25. xchgesi,eax
  26. @@2:
  27. cmpebx,eax
  28. [email protected]@3
  29. movebx,eax
  30. @@3:
  31. moveax,esi//delta=varMax-varMin
  32. subeax,ebx//if(delta==0)
  33. [email protected]@4//{
  34. addedi,4//edi+=4
  35. [email protected]//continue
  36. @@4://}
  37. addesi,ebx
  38. movebx,esi//ebx=varMax+varMin
  39. shresi,1//esi=L=(varMax+varMin)/2
  40. cmpesi,128
  41. [email protected]@5
  42. negebx//if(L>=128)ebx=510-ebx
  43. addebx,510
  44. @@5:
  45. imuleax,255//eax=S=delta*255/ebx
  46. cdq
  47. divebx
  48. movebx,ebp//ebx=value
  49. testebx,ebx//if(ebx>0)
  50. [email protected]@10//{
  51. addbl,al
  52. [email protected]@6//if(ebx+S>=255)
  53. movebx,eax//ebx=S
  54. [email protected]@7
  55. @@6:
  56. movebx,255
  57. subebx,ebp//elseebx=255-value
  58. @@7:
  59. moveax,65025//ebx=65025/ebx-255
  60. cdq
  61. divebx
  62. subeax,255
  63. movebx,eax//}
  64. @@10:
  65. pushebp
  66. movebp,255
  67. pushecx
  68. movecx,3
  69. @RGBLoop://for(j=3;j>0;j--)
  70. movzxeax,[edi]//{
  71. pusheax
  72. subeax,esi//rgb=rgb+(rgb-L)*ebx/255
  73. imuleax,ebx
  74. cdq
  75. idivebp
  76. popedx
  77. addeax,edx
  78. [email protected]@11
  79. xoreax,eax//if(rgb<0)rgb=0
  80. [email protected]@12
  81. @@11:
  82. cmpeax,255
  83. [email protected]@12
  84. moveax,255//elseif(rgb>255)rgb=255
  85. @@12:
  86. stosb//*edi++=rgb
  87. [email protected]//}
  88. popecx
  89. popebp
  90. incedi//edi++
  91. [email protected]//}
  92. @end:
  93. popebx
  94. popedi
  95. popesi
  96. popebp
  97. end;
  98. procedureGdipSaturation(Bmp:TGpBitmap;Value:Integer);
  99. var
  100. Data:TBitmapData;
  101. begin
  102. ifValue=0thenExit;
  103. Data:=Bmp.LockBits(GpRect(0,0,Bmp.Width,Bmp.Height),[imRead,imWrite],pf32bppARGB);
  104. try
  105. Saturation(TImageData(Data),Value);
  106. finally
  107. Bmp.UnlockBits(Data);
  108. end;
  109. end;
  110. procedureBitmapSaturation(Bmp:TBitmap;Value:Integer);
  111. begin
  112. ifValue<>0then
  113. Saturation(GetImageData(Bmp),Value);
  114. end;

具体的测试代码就不写了,有兴趣者可参考我的《GDI+ 在Delphi程序的应用 -- 线性调整图像亮度》、《GDI+ 在Delphi程序的应用 -- 图像卷积操作及高斯模糊》和《GDI+ 在Delphi程序的应用 -- 图像亮度/对比度调整》等文章,写出GDI+的TGpBitmap和Delphi的TBitmap的测试代码,其运行结果与Photoshop完全一样。  

  对于色相的调整,HSV、HSL和HSB都是相同的,不同的只是饱和度和亮度(明度)的调整,前天我已经写了《GDI+ 在Delphi程序的应用 -- 仿Photoshop的明度调整》,加上这篇饱和度算法文章,是否意味Photoshop的HSB算法完全**了呢?不然,Photoshop的饱和度和明度调整独立使用时,确实是我说的那样,与Photoshop效果完全一样,但是放在一起进行调节就有区别了,这里有个谁先谁后的时机问题,和我前天写的《GDI+ 在Delphi程序的应用 -- 图像亮度/对比度调整》中对比度和亮度关系一样,各自独立使用没问题,放在一起调整就麻烦,但是对比度和亮度的关系比较简单,几次测试就清楚了,而饱和度和明度的关系我试验过多次,均与Photoshop有区别(只是有区别而以,其效果不比Photoshop的差多少),所以,要完全**,还得试验,如果有谁知道,请务必告知,本人在此先谢了。下面干脆把我用BCB6写的试验性代码完整的贴在这,有兴趣的朋友可以帮忙试验,这个试验代码写的很零乱,运行也不快,先调整饱和度,再调整明度,其他方式没成功,所以没保存结果。

//rgbhsb.h

#ifndefRgbHsbH
#defineRgbHsbH

#include
<windows.h>
#include
<algorithm>
usingstd::min;
usingstd::max;
#include
<gdiplus.h>
usingnamespaceGdiplus;

voidSetRgbHsb(unsignedchar&R,unsignedchar&G,unsignedchar&B,
inthValue,intsValue,intbValue);
voidGdipHSBAdjustment(Bitmap*Bmp,inthValue,intsValue,intbValue);

//---------------------------------------------------------------------------
#endif

//rgbhsb.cpp

#pragmahdrstop

#include
"RgbHsb.h"

//---------------------------------------------------------------------------

inline
voidSwapRGB(int&a,int&b)
{
a
+=b;
b
=a-b;
a
-=b;
}

inline
voidCheckRGB(int&Value)
{
if(Value<0)Value=0;
elseif(Value>255)Value=255;
}

inline
voidAssignRGB(unsignedchar&R,unsignedchar&G,unsignedchar&B,intrv,intgv,intbv)
{
R
=rv;
G
=gv;
B
=bv;
}

voidSetRgbHsb(unsignedchar&R,unsignedchar&G,unsignedchar&B,inthValue,intsValue,intbValue)
{
intrgbMax=R;
intrgbMin=G;
intrgbC=B;
if(rgbMax<rgbC)
SwapRGB(rgbMax,rgbC);
if(rgbMax<rgbMin)
SwapRGB(rgbMax,rgbMin);
if(rgbMin>rgbC)
SwapRGB(rgbMin,rgbC);
intvalue=rgbMax+rgbMin;
intL=(value+1)>>1;
intH,S;
intdelta=rgbMax-rgbMin;
if(!delta)
H
=S=0;
else
{
if(L<128)
S
=delta*255/value;
else
S
=delta*255/(510-value);
if(rgbMax==R)
H
=(G-B)*60/delta;
elseif(rgbMax==G)
H
=(B-R)*60/delta+120;
else
H
=(R-G)*60/delta+240;
if(H<0)H+=360;
if(hValue)
{
H
+=hValue;
if(H<0)H+=360;
elseif(H>360)H-=360;
intm=H%60;
H
/=60;
if(H&1)m=60-m;
rgbC
=(m*255+30)/60;
rgbC
=rgbC-(rgbC-128)*(255-S)/255;
intLum=L-128;
if(Lum>0)
rgbC
=rgbC+((255-rgbC)*Lum+64)/128;
elseif(Lum<0)
rgbC
=rgbC+rgbC*Lum/128;
}
elseH/=60;
if(sValue)
{
if(sValue>0)
{
sValue
=sValue+S>=255?S:255-sValue;
sValue
=65025/sValue-255;
}
rgbMax
=rgbMax+(rgbMax-L)*sValue/255;
rgbMin
=rgbMin+(rgbMin-L)*sValue/255;
rgbC
=rgbC+(rgbC-L)*sValue/255;
}
}
if(bValue>0)
{
rgbMax
=rgbMax+(255-rgbMax)*bValue/255;
rgbMin
=rgbMin+(255-rgbMin)*bValue/255;
rgbC
=rgbC+(255-rgbC)*bValue/255;
}
elseif(bValue<0)
{
rgbMax
=rgbMax+rgbMax*bValue/255;
rgbMin
=rgbMin+rgbMin*bValue/255;
rgbC
=rgbC+rgbC*bValue/255;
}
CheckRGB(rgbMax);
CheckRGB(rgbMin);
CheckRGB(rgbC);
if(bValue||S)
{
switch(H)
{
case1:AssignRGB(R,G,B,rgbC,rgbMax,rgbMin);
break;
case2:AssignRGB(R,G,B,rgbMin,rgbMax,rgbC);
break;
case3:AssignRGB(R,G,B,rgbMin,rgbC,rgbMax);
break;
case4:AssignRGB(R,G,B,rgbC,rgbMin,rgbMax);
break;
case5:AssignRGB(R,G,B,rgbMax,rgbMin,rgbC);
break;
default:AssignRGB(R,G,B,rgbMax,rgbC,rgbMin);
}
}
//elseAssignRGB(R,G,B,rgbMax,rgbMin,rgbC);
}

voidGdipHSBAdjustment(Bitmap*Bmp,inthValue,intsValue,intbValue)
{
sValue
=sValue*255/100;
bValue
=bValue*255/100;
BitmapDatadata;
Rectr(
0,0,Bmp->GetWidth(),Bmp->GetHeight());
Bmp
->LockBits(&r,ImageLockModeRead|ImageLockModeWrite,PixelFormat24bppRGB,&data);
try
{
intoffset=data.Stride-data.Width*3;
unsigned
char*p=(unsignedchar*)data.Scan0;
for(inty=0;y<data.Height;y++,p+=offset)
for(intx=0;x<data.Width;x++,p+=3)
SetRgbHsb(p[
2],p[1],*p,hValue,sValue,bValue);
}
__finally
{
Bmp
->UnlockBits(&data);
}
}

#pragmapackage(smart_init)

//main.h

#ifndefmainH
#definemainH
//---------------------------------------------------------------------------
#include<Classes.hpp>
#include
<Controls.hpp>
#include
<StdCtrls.hpp>
#include
<Forms.hpp>
#include
<ComCtrls.hpp>
#include
<ExtCtrls.hpp>
#include
"RgbHsb.h"
//---------------------------------------------------------------------------
classTForm1:publicTForm
{
__published:
//IDE-managedComponents
TButton*Button1;
TLabel
*Label1;
TLabel
*Label2;
TLabel
*Label3;
TTrackBar
*HBar;
TTrackBar
*SBar;
TTrackBar
*BBar;
TEdit
*HEdit;
TEdit
*SEdit;
TEdit
*BEdit;
TPaintBox
*PaintBox1;
void__fastcallPaintBox1Paint(TObject*Sender);
void__fastcallHEditKeyPress(TObject*Sender,char&Key);
void__fastcallHEditChange(TObject*Sender);
void__fastcallHBarChange(TObject*Sender);
void__fastcallSBarChange(TObject*Sender);
void__fastcallBBarChange(TObject*Sender);
private://

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